原子軌道（Atomic orbital）是單電子薛定諤方程的合理解ψ（x，y，z)。若用球座標來描述這組解，即ψ（r，θ，φ)=R(r)·Y(θ，φ)，這裡R(r)是與徑向分佈有關的函式，稱為徑向分佈函式，用圖形描述就是原子軌道的徑向分佈函式；Y(θ，φ)是與角度分佈有關的函式，用圖形描述就是角度分佈函式。

分子軌道理論（MO理論）是處理雙原子分子及多原子分子結構的一種有效的近似方法，是化學鍵理論的重要內容。它與價鍵理論不同，後者著重於用原子軌道的重組雜化成鍵來理解化學，而前者則注重於分子軌道的認知，即認為分子中的電子圍繞整個分子運動。1932年，美國化學家 Mulliken RS和德國化學家Hund F 提出了一種新的共價鍵理論——分子軌道理論（molecular orbital theory），即MO法。該理論注意了分子的整體性，因此較好地說明了多原子分子的結構。目前，該理論在現代共價鍵理論中佔有很重要的地位。

分子軌道理論是原子軌道理論對分子的自然推廣。其基本觀點是:物理上存在單個電子的自身行為，只受分子中的原子核和其他電子平均場的作用，以及泡利不相容原理的制約；數學上則企圖將難解的多電子運動方程簡化為單電子方程處理。因此，分子軌道理論是一種以單電子近似為基礎的化學鍵理論。描寫單電子行為的波函式稱軌道（或軌函），所對應的單電子能量稱能級。對於任何分子，如果求得了它的系列分子軌道和能級，就可以像討論原子結構那樣討論分子結構，並聯繫到分子性質的系統解釋。有時，即便根據用粗糙的計算方案所得到的部分近似分子軌道和能級，也能分析出很有用處的定性結果。